ALTO HORNOElalto hornoes la instalacin industrial donde se transforma o trabaja el mineral dehierro. Un alto horno tpico est formado por una cpsula cilndrica deacerode unos 30 m de alto forrada con un material no metlico y resistente al calor, como asbestooladrillosrefractarios. Eldimetrode la cpsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares llamadastoberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende elcoque.Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye elarrabiocuando se sangra (o vaca) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para losgases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas porvlvulasen forma de campana, por las que se introduce elmineraldehierro, elcoquey lacaliza.Una vez obtenido el arrabio lquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminacin y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lgicamente se obtienenlingotes.

Las partes del alto horno son:

La cuba:Tiene forma troncocnica y constituye la parte superior del alto horno; por la zona ms estrecha y alta de la cuba (llamadatragante) se introduce la carga. La carga la componen1. El mineral de hierro: magnetita, limonita, siderita o hematite).2. Combustible: que generalmente es carbn de coque. Recuerda que este carbn se obtiene por destilacin del carbn de hulla y tiene alto poder calorfico. El carbn de coque, adems de actuar como combustible provoca la reduccin del mineral de hierro, es decir, provoca que el metal hierro se separe del oxgeno.3. Fundente: Puede ser piedra caliza o arcilla. El fundente se combina qumicamente con la ganga para formar escoria, que queda flotando sobre el hierro lquido, por lo que se puede separar. Adems ayuda a disminuir el punto de fusin de la mezcla. El mineral de hierro, el carbn de coque y los materiales fundentes se mezclan y se tratan previamente, antes de introducirlos en el alto horno.El resultado es un material poroso llamadosnter.Se introduce el snter por la parte ms alta de la cuba. La mezcla arde con la ayuda de una inyeccin de aire caliente (oxgeno), de forma que, a medida que baja, su temperatura aumenta hasta que llega aletalaje.Etalaje: Est separada de la cuba por la zona ms ancha de esta ltima parte, llamadavientre. El volumen del etalaje es mucho menor que el de la cuba. La temperatura de la carga es muy alta y es aqu donde el mineral de hierro comienza a transformarse en hierro.La parte final del etalaje es ms estrecha.El crisol:Bajo el etalaje se encuentra elcrisol, donde se va depositando el metal lquido.Por un agujero, llamadobigoteraopiquera de escoriase extrae la escoria, que se aprovecha para hacer cementos y fertilizantes. Por un orificio practicado en la parte baja del mismo, denominadapiquera de arrabiosale el hierro lquido, llamado arrabio, el cual se conduce hasta unos depsitos llamados cucharas.Productos obtenidos del alto horno Humos y gases residuales:Se producen como consecuencia de la combustin del coque y de los gases producidos en la reduccin qumica del mineral de hierro que, en un elevado porcentaje, se recogen en un colector situado en la parte superior del alto horno. Estos gases son, principalmente, dixido de carbono, monxido de carbono y xidos de azufre. Escoria:Es un residuo metalrgico que a veces adquiere la categora de subproducto, ya que se puede utilizar como material de construccin, bloques o como aislante de la humedad y en la fabricacin de cemento y vidrio. La escoria, como se coment anteriormente, se recoge por la parte inferior del alto horno por la piquera de escoria. Fundicin, hierro colado o arrabio:Producto aprovechable del alto horno y esta constituido por hierro con un contenido en carbono. Se presenta en estado lquido a 1800 C. a este metal se le denomina hierro de primera fusin. A partir de la primera fusin, se obtienen todos los productos ferrosos restantes: otras fundiciones, hierro dulce,acero.

Zonas del alto horno.Segn el proceso de transformacin, se diferencian las zonas siguientes:Zona I o de carga de materiales.- Es la parte ms elevada y estrecha del horno, por la que se introducen las cargas sucesivas de mineral, carbn de coque y fundente. Zona II o de salida de gases residuales.- Est situada inmediatamente por debajo de la zona de carga y su funcin es recoger el gas del alto horno para su aprovechamiento posterior. Zona III o de deshidratacin.- En esta zona se elimina el agua que acompaa las cargas, para poder proceder a su precalentamiento, hasta una temperatura de unos 400 C. Zona IV, o de reduccin indirecta.- La reduccin indirecta, denominada as porque no se hace directamente por el carbono, tiene lugar a una temperatura entre los 400 y 700 C. Zona V, o de reduccin directa. En esta zona del horno, la temperatura oscila entre los 700 y 1.350 C, y en ella tienen lugar tres procesos diferentes:El carbono reduce directamente los xidos de hierro segn las reacciones siguientes:2Fe2O3 + 3C 4Fe+3CO2Fe3O4 + 2C 3Fe+2CO22FeO + C 2Fe+CO2El fundente, supongamos que sea carbonato clcico, se descompone:CaCO3 CaO+CO2La ganga se combina con el xido resultante de la descomposicin del fundente y se forma la escoria:CaO+SiO2 CaSiO3

Instalaciones auxiliares del horno altoLa inyeccin del vientoPara el funcionamiento del horno alto es necesario una corriente de gases cuya misin es:Aportar el oxgeno necesario a la combustin del coque1. Transportar el gas, que en contacto con la carga, producir las reacciones de reduccin de los xidos.2. Ceder su calor a las cargas slidas elevando su temperatura para propociar estas reacciones

La creacin de esta corriente crea varios problemas:El viento debe introducirse en el horno a una presin suficiente para que atraviese en pocos segundos (de 3 a 8) todo el horno. Esto se consigue mediante soplantes, cuya funcin es impulsar un gran caudal de aires (de 2500 m3 a ms de 4000 m3 por minuto) a la presin adecuada (entre 1,5 y 4 kg/cm2). Si esta masa se introduce a temperatura ambiente, una gran cantidad del calor producido por la combustin del coque se perdera en calentar el aire, por ello, para evitar esta prdida, el aire se debe insuflar a la mayor temperatura posible que, segn las instalaciones puede variar entre los 900 c y 1100C y en algunos se alcanzan los 1300C.

Horno Martin-Siemens

Los hornos Martin-Siemens son hornos de reverbero y se utilizan principalmente para la fusin y afino del acero destinado a la fabricacin de lingotes, y representaron la forma de fabricacin de acero ms extendido en Gran Bretaa y Estados Unidos. Su capacidad puede variar entre 25 y 500 toneladas. Hace aos se empleaban hornos ms pequeos, de 15 a 30 toneladas, Sin embargo existen todava en funcionamiento algunos hornos parafabricar piezas coladas grandes, con pesos de 50 toneladas o ms. El horno Martin-Siemens es calentado con aceite, gas de coquera, gas de gasgenos o una mezcla da gas de alto horno y de coquera, si se dispone de ella. El horno es un recipiente rectangular con puertas para combustible y gases en ambos extremos. Estas puertas pueden responder a diversos diseos, pero en todo caso deben dirigir los gases hacia abajo, hacia la carga o bao del metal. La llama y los gases calientes pasan por encima del bao y salen por el extremo opuesto del horno. Los gases de la combustin atraviesan uno o dos regeneradores antes de perderse en la chimenea; frecuentemente se colocan calderas despus de los regeneradores para recuperar el calor perdido y conseguir la mejor recuperacin posible de los productos de la combustin mediante vlvulas refrigeradas con agua y entonces al horno se le calienta desde el extremo opuesto.

Procedimiento Martin-Siemens

Se carga con arrabio, procedente del horno alto. Este arrabio contiene hasta un 4% de carbono, ms ciertos elementos qumicos considerados impurezas, algunos de los cuales como el fsforo o el azufre son altamente perjudiciales para el acero, y otros como el silicio o el manganeso, no son deseables en las cantidades contenidas en el arrabio. Junto al arrabio se aaden material como la caliza, que facilita la formacin de escorias, regulando de esa forma el contenido de azufre en la carga. En estos hornos se producen aceros comunes o poco aleados. Los hornos Martin-Siemens pueden ser fijos o basculantes, prefirindose los ltimos para el afino de arrabios altos en fsforo. Para fabricar aceros de calidad se emplean generalmente los hornos Martin-Siemens con revestimiento bsico, aunque an se utilizan en algunos lugares los con revestimiento cido para obtener aceros de muy buena calidad partiendo de materias primas muy selectas La capacidadde estos hornos oscilade 15 a 200 toneladasde metal. Se calientacongas, fuel ol o brea, y las llamas salen primero por un extremo del horno y luego por el otro.

Los gases producidos pasan por recuperadores equivalentes a los empleados en los hornos altos. Cuando se invierte la marcha de los gases, los recuperadores a travs de los cuales han estado pasando los gases calientes calientan al aire y el gas que entra en el horno, mientras que los situados en el otro extremo comienzan a calentarse por el paso a travs de los mismos gases quemados.Horno Martin-Siemens bsico.

El horno Siemens bsico tiene paredes y fondo de gran espesor,demagnesita o dolomita sinterizada, con una bveda en arcos construida con ladrillo silicioso. La solera de los hornos cidos se hace con arena. El frontis del horno situado en la plataforma de carga, tiene de 3 a 7 puertas, refrigeradas con agua y accionadas hidrulicamente, a travs de las cuales se carga el horno y se observa el proceso de fusin y afino. En el centro de la parte posterior del horno se haya el orificio de sangrado, taponado firmemente en los hornos fijos y cerrados ligeramente en los basculantes. Los hornos bsicos tienen otro orificio al nivel de la escoria, a travs de l se evacua parte de la escoria formada.Ordinariamente para fabricar los aceros Siemens se emplea una gran cantidad de chatarra de acero. En las grandes acereras donde se fabrican perfiles de construccin, rales, etc. Se gasta casi el 50% de chatarra, y el resto de la carga est constituido por hierro lquido. Inmediatamente despus de efectuada la colada, todas las trazas de acero son rascadas del horno y, a continuacin, se echa dolomita calcinada sobre el fondo yparedes laterales para reemplazar las prdidas ocasionadas en la operacin anterior. Despus se carga el horno, castina sobre fondo, a continuacin mineral y, finalmente la chatarra de acero.

Todos los grandes hornos Siemens se cargan en la actualidad mecnicamente. Despus de unas dos horas, la chatarra de acero empieza a fundirse y al llegar a este punto se aade el hierro fundido. La accin del material sobre el lingote origina la ebullicin del bao, formndose una escoria clara, parte de la cual se retira. Despus que la chatarra est completamente fundida, la castina empieza a descomponerse en anhdrido carbnico, el cul asciende a travs del metal y escoria, y tambin en xido clcico, que va a la superficie y contribuye a formar una escoria ms espesa. La accin del mineral, junto con la de la escoria, hace bajar el contenido de carbono del bao, de tal suerte que en una operacin bien conducida queda alrededor de un 1% de carbono cuando la castina se ha descompuesto totalmente. La operacin subsiguiente consiste en eliminar mas carbono hasta dejarlo en valor deseado, el cual depende del tipo de acero que se trata de fabricar, y de calentar el bao hasta la temperatura conveniente para poder hacer la colada y llenar las lingoteras. El contenido de carbono se baja gradualmente mediante un calentamiento continuado, pero si por ensayos seencuentra que es demasiado elevado, se aade material; si es demasiado bajo, se aade hierro, ya sea fundido o slido .El contenido de carbono se juzga por las fractura de las probetas que se cuelan en pequeos moldes, las cuales se enfran y rompen.Si se fabrica un acero blando o de bajo contenido de carbono, tan pronto como el contenido de carbono del acero que se est fabricando llega al porcentaje deseado y el metal est suficientemente caliente, se cuela en una cuchara, y se aaden a sta el ferromanganeso y ferro silicio necesarios para desoxidar y regular la composicin qumica final del acero. Si se fabrica un acero ms tocho, como el empleado para rales, el contenido de carbono se reduce a un valor comprendido entre 0,15 y 2,5% y se aade suficiente cantidad de hierro fundido un momento antes de hacer la colada, para que el contenido de carbono alcance el valor deseado. El manganeso y silicio se aaden entonces en forma de ferroaleaciones, ya sea en el horno o al acero en el momento de llenar la cuchara.

Las cucharas de las cuales se cuela el acero en las lingoteras son del tipo vaciable por el fondo, con el fin de separar el acero de la escoria, la cual flota en la superficie. En los aceros de bajo contenido de carbono se aaden a menudo pequeas cantidades de aluminio el colarlo en los moldes para desgasificarlo, impidiendo desta maneraque parte del mismo hierva sobre los moldes al solidificarse.

Hornos Martin-Siemens cidos

En los hornos Siemens cidos no se emplea castina, y la escoria est formada por las impurezas del hierro, junto con parte del revestimiento del horno. Cuando se fabrican aceros de alto contenido de carbono, el acero no se suele carburar como se ha explicado antes, sino que se cuela cuando se alcanza el contenido de carbono deseado, el cual se determina mediante anlisis qumicos rpidos.

INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIORDE ALVARADO

INGENIERA MECANICA Materia: INGENERIA DE LOS MATERIALES METALICOSSemestre-Grupo:2 UNICO Producto Acadmico:ALTO HORNO Y SUS PARTESPresenta: ABIMAEL FIGUEROA HERNNDEZ Docente: ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO

H. Y G. ALVARADO, VER. FEBRERO 20 DE ABRIL 2015

OBJETIVO GENERALConocer de manera particular las caractersticas propias que distinguen a los altos hornos, y de esta forma entender su naturaleza, que nos servir como herramienta y objeto de estudio en los procesos de fundicin.

OBJETIVO ESPECIFICOLograr conocer cules son las caractersticas y propiedades de una alto horno y como este se relaciona con el medio ambiente, as como tambin conocer a fondo un horno en particular.

INTRODUCCINLos altos hornos son el componente principal dentro de la industria siderrgica, mximo exponente de las industrias en el siglo XX, estos fungen como la herramienta que el hombre ha utilizado para lograr construir todas esas estructuras que alguna vez formaron parte de la imaginacin.Es tambin fundamental para diferentes industrias como la de la de la construccin y la automotriz, por si solo se podra considerar una obra de arte de la ingeniera moderna y por este mismo motivo nos dedicaremos en esta siguiente investigacin a explicar que es y sus partes esenciales.As como estudiaremos los residuos propios que emanan de l para de forma somera abordar el tema medioambiental que tan importante es en nuestra poca.

CONCLUSINLos altos hornos son un instrumento como antes hemos mencionado en la introduccin de suma importancia para un conglomerado para la industria que van desde la construccin, pasando por las manufacturas e inclusive tocando pices tan delicados como el de la herrera y distintos tipos de artes en metal. Sin duda es esencial conocer sus funcionamientos, sus partes y las partes que se desprenden de el en el trabajo de fundicin, todo este conocimiento nos ayuda en nuestro desarrollo como ingenieros ya que implica entender uno de los pasos fundamentales del trabajo con los metales que es su obtencin y la creacin de nuevos.

BIBLIOGRAFIAhttps://metalurgiaunmsm.wordpress.com/category/libros-para-metalurgia/ ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/metalurgia-y.../BLOQUE%201.pdf compucursosjose.blogspot.com/2015/01/libros-de-metalurgia.html